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5G时代加速到来,晶片大厂布局一览
 

【作者: 拓墣產業研究院】2018年02月07日 星期三

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首版5G NR标准(Release 15 NSA 5G NR)於2017年底提前出炉,5G标准化速度不断加快,预料5G商转时程将会从2020年提前至2019年。而2017年晶片厂商在各大展会已陆续推出5G晶片解决方案和E2E(End to End)准商用产品方案,预估2018年电信厂商和设备厂商都会加紧进行互通性测试。


3GPP积极推进5G NR,首个5G NR标准提前公布

相较於4G行动通讯技术,5G提供更快的资料传输速率、扩大无线讯号覆盖面积和降低网路时延,在消费类以外的应用如工业、医疗与交通等垂直产业扩展,满足多样化的业务需求,实现「万物互联」的愿景。


随着韩国在2018年2月平昌冬季奥运展示5G技术,2018年成为5G元年,预期各国行动运营商将以更积极的态度采用5G技术,实现营收的多样化,以挽救传统语音和数据服务ARPU(Average Revenue Per User)下滑困境。拓??产业研究院数据显示,5G商转後,预估至2025年用户总数将超过10亿户,且全球网路覆盖率将达34%。


5G商业化以日、韩两国最为积极,分别规划透过2018年2月平昌冬季奥运、2020年7月东京奥运会主办机会,作为5G技术展示。其中,韩国SK Telecom(SKT)测试范围包括端到端5G网路的存取与核心单元,并支援智慧型手机与各式行动装置;KT(Korea Telecom)则利用5G推出同步观赛(Sync View)、360度全景VR(360VR)、时间切片(Time Slice)等技术,让观众得以身临其境地观看冬季奥运。



图1 : 3GPP Release 15制定时程(Source:3GPP;拓??产业研究院整理,2017/08)
图1 : 3GPP Release 15制定时程(Source:3GPP;拓??产业研究院整理,2017/08)

国际标准组织3GPP亦积极推进5G标准化进程,其规划的5G无线电接取(Radio Access)架构,由LTE Evolution和5G New RAT(Radio Access Technology,新无线电接取技术),也就是New Radio组成。5G NR必须满足不断扩展、多种类与多样化的连网需求,面向行动宽频和物联网各垂直领域乃至车联网等应用场景,此统一的空中介面尚需保持灵活和敏捷的特性,加上合适的核心网技术,才能支持更宽的频段范围(<6~100GHz的毫米波频段),提供可靠且稳定的网路环境,进而支应未来eMBB、mMTC与uRLLC等不同情境的应用。此外,5G NR还必须具备优异的可调整性,才能满足新环境部署或不同的服务和设备要求。


2016年底~2017年第一季先有Qualcomm发表5G NR原型机系统和5G数据晶片,後有Intel发表5G数据晶片,可同时支援6GHz以下和毫米波频段。2017下半年MWCS 2017展上,也有大厂针对5G NR部署和测试验证成果,呼应产业界期待。3GPP亦将5G标准化制定时程提前,原订於2018年6月发布的Release 15初版规范已在2017年底释出,正式版本则预计於2018年中公布。


叁考3GPP释出资料,Release 15研究重点将会放在其他项目和高频技术讨论上,包含5G NR技术,亦即针对6GHz以下频段,并以OFDM(Orthogonal frequency-division multiplexing ,正交分频多工)调变技术为主的纯5G(Standalone)布建情境和混合式(Non-Standalone,或称非独立存在)布建情境。无论如何,未来5G网路都将以5G NR为基础,基於OFDM的全新空中接取技术亦将成为全球5G标准,支持各式5G设备、服务、部署与频段,5G NR将会为多种频谱、服务与部署提供统一设计。


Qualcomm、Intel与Samsung等晶片大厂5G部署重点

(一)Qualcomm 5G NR SA & NSA双边布局

Qualcomm在推动5G NR的策略上,除了早前投注大量研发资源的5G NR原型机系统和试验平台外,也打算同时发展5G NSA Mode和5G SA Mode,近期计画包括2017年底Release 15初版完成後即完成NSA Mode部署,2018年中Release 15正式版本释出後,则完成SA Mode标准规范。


目前Qualcomm与全球领导电信营运商已展开联合试验和部署计画,希??能利用原型机系统和过往全球布网经验进行OTA(Over-The-Air)互操作性测试,比如近期多有Qualcomm与全球领导电信厂商展开试验合作的消息,包括AT&T、Vodafone、NTT DoCoMo、Telstra与SK电讯等,涵盖3.3~5.0GHz中频段与28GHz和39GHz毫米波(mmWave)频段上合作,在多种频段上展示相应3GPP标准规范的5G新空中介面设计。


此外,Qualcomm也加速与中国运营商在3.5GHz的5G新空中介面试验,如与中国移动合作,展开基於3.5GHz频段的5G新空中介面规范互通性测试和OTA外场试验,加速5G在中国大规模部署。


2018年1月中,高通在北京宣布「5G Pioneer」计画,携手联想、OPPO、vivo、小米、中兴和闻泰,为中国手机产业提供5G商用终端所需的平台,预计最早将於2019年推出符合5G NR标准的商用终端。


(二)Intel 5G展演重点放在合作夥伴5G NR标准化测试

从2017下半年的展演观察,Qualcomm在合作夥伴生态系的布局上,较Intel显得更有经验,尽管Intel陆续释出与合作夥伴的测试计画,但就通讯领域的研发能量和技术突破来说,短期内仍无法与Qualcomm匹敌。正因如此,Intel将部分重点放在与客户联手打造出的新型商业模式。


比如在MWC 2017,Intel即强调与合作夥伴将展开的5G NR标准化测试,例如Intel和Ericsson的5G创新者计画,或Intel助力Nokia开发5G FIRST等。Intel希??透过早期试验建立基础环境,有助产业界开发出支援3GPP 5G NR规格的产品,加速5G标准化。以Intel 5G Modem晶片设计搭配其6GHz以下频段和28GHz频段的5G射频积体电路,可广泛支援全球5G系统的关键通讯频段,亦有助电信厂商和设备商进行5G初期试营运工作。



图2 : Intel 5G数据晶片(souce: Intel)
图2 : Intel 5G数据晶片(souce: Intel)

图3 : Qualcomm 5G数据晶片(source: Qualcomm)
图3 : Qualcomm 5G数据晶片(source: Qualcomm)

另一方面,Intel强调测试计画的全面性,例如与AT&T合作重点放在物联网部署,Intel和AT&T将共同推动物联网设备快速上市,并获得认证且接入网路,实现2020年全球500亿台设备目标;与中国电信合作重点则放在网路架构部署,中国电信采用Intel RSD解决方案,完整设计叁考解决方案有助於电信厂商进行NFV转型;另外有中国联通采用Intel高性能通用云基础设施,希??能让现有用户在4G网路中提前体验5G带来的新兴应用。


在设备制造商部份,Intel和Ericsson展演Pre 5G空中无线互通性测试,采用Intel 5G行动试验平台UE和Ericsson 5G无线电原型系统,而无线互通性测试则成功展演波束成形等热门技术的突破成效。Intel并与中兴通讯展开5G深度合作,展演面向5G的下世代IT基频产品ITBBU,这也是全球首个基於软体定义网路(Software defined networking, SDN)和网路功能虚拟化(Network function virtualization, NFV)的5G无线电接取(RAN)解决方案。Intel也叁与了Nokia第一个符合5GTF(5G Technology Forum)介面连接验证,在在显示Intel透过与设备制造厂商合作,加快实测脚步、共同演示验证,皆有助於推进5G商用。


对Intel来说,未来连网世界将会架构在云、数据中心、物联网、储存、FPGA(Field-Programmable Gate Array)与5G等技术面上,尤其5G将有助於真正实现端到端(终端到云端)解决方案,网路开始转型,运算、通讯与储存技术的融合将无所不在。5G技术推进不会只是单一大厂引领发展,而会扩及整个产业共同定义、针对不同场域应用设计原型与解决方案等,是以Intel在未来5G布局策略上,将更积极与合作夥伴进行商业模式的探究与商业应用部署和测试。


(三)Samsung与SK完成3.5GHz 5G NR测试

在2016年9月,Samsung和SK Telecom即联合宣布成功完成室外环境下28GHz频段上5G基地台间的切换测试,其後Samsung也在MWC 2017宣布5G RFIC已进入商用准备阶段。


到MWCS 2017展前,Samsung宣布与SK完成3.5GHz 5G NR测试,此次试验内容包含Samsung 5G虚拟化核心、虚拟化RAN、分布式单元与目前3GPP NR标准在内的测试设备,依双方释出资料显示,此次试验在延迟时间上获得很好成果,测试速度超过1Gbps,延迟时间为1.2毫秒,Samsung表示如果传输时间间隔能降低至0.25毫秒,就可真正实现超低延迟目标,此目标与4G LTE相比,仅为现在网路的1/4。


Samsung和SK在28GHz和3.5GHz频段上获得的试验成果显着,尤其28GHz频段会在2018年平昌冬季奥运会提供5G试点服务。韩国电信厂商Korea Telecom为平昌奥运官方赞助商,在平昌市推出5G测试网路後,已如火如荼展开实测,而KT 5G-SIG(Korea Telecom 5G Special Interest Group)网路的完成目标则设定在2017年9月。平昌5G测试服务标准规格由KT和供应商通力合作完成,成员包含Samsung、Ericsson、Nokia、Intel与Qualcomm等。KT 5G-SIG成为5G产品开发的标准规格後,未来仅需小幅修改便可成为国际标准。


相较於4G,5G网路强调灵活、方便与多功能用途。因此,5G商机除了技术进展外,如何满足垂直需求,提供完整解决方案、服务模式,将是布局重点。


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